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100城市方案①|清潔能源:從微電網到垃圾發電
【編者按】
這是一系列給世界各地市長及關心城市未來發展的市民閱讀的文章。市長不一定會把“全球思維,地方行動”這句話隨時放在嘴邊,但他們卻是這句口號最重要的倡導者與踐行者。當地方行動起來,整個地球將隨之改變。每個城市都應承擔起各自的職責。在很多情況下,城市面對的挑戰大同小異,典范與案例因而至關重要。《100城》(Cities100)恰逢其時,提供了100個城市可持續之路的案例以及其成功要素。
本系列十篇文章分別以上述10個城市領域為主題,每個主題展示3個左右的城市范例,以期為城市管理者及城市研究者參考借鑒。
清潔能源不僅是技術,還強調環保性、經濟性與可持續性,并有助構建韌性與可持續的社區和城市。本篇將介紹三個清潔能源的創新案例。
《100城》是Sustainia(注:Sustainia是一個國際可持續發展智庫和咨詢機構,致力推動引領可持續未來的行動)、C40(注:C40城市氣候領袖群,組建于2005年,囊括全球85個主要城市,代表超過6.5億人民,占全球經濟總量四分之一)和Realdania(注:Realdania為丹麥慈善組織,致力通過改善建筑環境來提升生活品質與共同福祉。Realdania是C40的策略出資方,也是Sustainia的創始合伙人之一)的聯合計劃,目標在于尋找應對氣候變化的100個最佳城市方案。為了從全球遴選具創新性、突破性的項目,C40和Sustainia進行公開選拔,評審來自75個城市的160個方案。評審依據5項標準:
1)氣候行動:項目預期或已經達成的二氧化碳減排以及氣候風險緩解目標。
2)協同效應:除了氣候變化緩解及二氧化碳減排之外,項目對社會其它方面所產生的正面協同效應。
3)創新:項目是否采用全新或突破性方法應對重大環境問題。
4)管治:項目是否融合于較宏觀城市計劃之中,與城市中其他機構合作,并讓市民參與項目開發與實施。
5)共享與推廣:項目經驗可否與其他城市和地區共享,項目在城市全面推廣的潛力有多大。
最終評選出10個領域的100個城市范例。這10個城市領域分別為:
①清潔能源(Clean Energy)
②交通(Transportation)
③可持續社區(Sustainable Communities)
④社會公平與氣候變化(Social Equity & Climate Change)
⑤金融與經濟發展(Finance & Economic Development)
⑥固體廢棄物(Solid Waste)
⑦適應性規劃與評估(Adaptation Plans & Assessments)
⑧適應性行動(Adaptation in Action)
⑨建筑能效(Building Energy Efficiency)
⑩氣候行動方案與清單(Climate Action Plans & Inventories)

清潔能源的定義是:對能源清潔、高效、系統化應用的技術體系,同時強調環保性、經濟性與可持續性。減少依賴傳統能源和國外進口高價能源,轉而挖掘本地廉價可再生能源,不但可降低二氧化碳排放與能源成本,而且可減少對外依賴,提升本地能源供應韌性。這一切有助構建韌性與可持續的社區和城市。本文將介紹波士頓、溫哥華和伊斯坦布爾的三個案例。
波士頓:繪制能量地圖,提升城市韌性
波士頓市創建了一幅詳細地圖,可追蹤建筑物每小時的能耗,從而展示能源需求模式,并對本地發電的潛在可能加以評估。
作為波士頓社區能源模式研究的一部分,該市開發出當前最為詳盡的城市能源地圖,用以審視社區的哪些位置可實行地方清潔能源發電、利用區域能源以及構建微電網。
這一地圖追蹤波士頓市內8.5萬棟建筑每小時的能耗,包括商業建筑、經濟適用房以及諸如收容所和食品倉庫等重要設施。此地圖中測定耗電量的準確率達到94%,同時還把假設的工程解決方案納入考慮,評估地方清潔能源發電的可行性。這些信息有助評估潛在項目對社區韌性、能源成本以及削減溫室氣體所做出的貢獻。
截至目前,這一地圖識別出42個可供應可再生能源的區域。接下來波士頓市計劃與社區開展接觸,并與能源公共事業公司達成伙伴關系,以實施社區能源解決方案。波士頓市將與一家本地電力公司合作,對第一個試點項目(在波士頓工業園區中構建多用戶微電網)開展研究。

在環境效應方面,這個項目制定了本地清潔能源發電方案以適應需求,而多用戶微電網可削減15%的溫室氣體排放;在社會效應方面,本項目可對波士頓的居民和商業機構提供教育宣傳,讓他們更深入認識地區能源和微電網,尤其是把微電網設置于社區能源解決方案適宜的區域時,所產生的社會效應尤為顯著;在經濟效益方面,根據潛在項目分析顯示,當削減二氧化碳達到最優化狀態時,其投資回報可達6.29億美元。
波士頓市計劃在2020年之前,通過熱電聯供提供其15%的能源,并削減80 %的溫室氣體排放。為實現上述目標,能源地圖項目至關重要,有助了解城市能源利用,識別本地能源供應的潛在機會,同時降低社區與商業的脆弱性。
溫哥華:北美首個制定可再生城市策略的城市

溫哥華市以完全采用可再生能源為目標,從而抑制兩個最大排放源:交通和建筑物的溫室氣體排放。
溫哥華是北美地區首個制定出可再生城市策略(RCS)的城市,目標是在2050年之前實現全城100% 能量都由可再生能源供應。為了達成這一目標,本城優先削減污染最為顯著的兩個領域——建筑和交通的溫室氣體排放,并增加可再生能源的使用與供應。就交通領域而言,措施包括推行可再生能源汽車共享,并制定標準支持可再生能源私家車。與此同時,改造現有建筑,確保電網供電 100%來自可再生能源,促進溫哥華清潔能源轉型。
這策略建基于一個創新的能源系統模型。此模型把全年以及每天不同時間能源需求進行繪圖,并對比能源供應模式,從而識別出運用可再新能源最經濟可行的方式。這樣,溫哥華使用了最前沿的技術——也是最先采用此技術的城市——以解決緊迫的能源問題,并引導實現100%利用可再生能源的未來。
在環境效應方面,此策略在2050年完全實施時,與2014年水平相比,其累積效應將使城市總能耗降低三分之一,即每年節能2100萬千兆焦耳 (GJ) ;在社會效應方面,溫哥華市計劃在可再生城市策略(RCS)之下在市中心若干街道永久禁車,從而營造出多樣而活躍的公共空間;在經濟效應方面,能源轉型可推進創新,并推動嶄新商業模式與技術的開發,提升綠色環保領域的就業;在健康效應方面,溫哥華的可再生城市策略(RCS)與健康城市策略緊密相連,共同構成提高社會韌性與可持續性的綜合規劃。
近年溫哥華快速發展,每年能耗超過5930萬千兆焦耳,產生的二氧化碳排放高達280萬噸。溫哥華市正盡力降低其碳足跡,并致力在2050年前實現全城100%使用可再生能源。
伊斯坦布爾:用自動測量系統支持填埋氣發電
伊斯坦布爾擁有土耳其最大的填埋氣發電設施,配備自動測量系統,能夠調節氣流,為大約20萬家庭提供能源。
土耳其最大的填埋氣發電項目位于伊斯坦布爾市,發電能力達50MW/h,足以給20萬家庭供電。此項目包含兩個發電廠,分別與K?mürcüoda和Odayeri填埋場相鄰。在每一個垃圾填埋場,都用氣井和管道穿透垃圾,收集甲烷氣體,并傳輸到熱交換器和除霧器,用以冷卻和除濕。經過處理的甲烷氣供應到內燃機,驅動發電機,為國家電網供電。
伊斯坦布爾填埋氣發電廠特別之處,在于其設施配備自動測量和調節系統,從而控制遍布垃圾填埋場的500個收集井與50條管道收集的填埋氣流。此填埋氣發電項目實施后,在2011年至2015年期間,甲烷氣的排放大大削減,相當于每年減少約120萬噸二氧化碳排放。
在環境效應方面,2011年至2015年,此項目減少了相當于80萬輛小汽車的二氧化碳排放;在社會效應方面,發電廠運行期間,需要93名固定工作人員,發電廠建設期間,聘用了約100名工人;在經濟效應方面,通過使用伊斯坦布爾兩個填埋場產生的本地甲烷氣體發電,此項目減少政府采購國外能源所需花費;在健康效應方面,本項目所布設的填埋氣體收集系統,避免甲烷氣對周圍空氣和地下水源造成污染,保障附近居民健康。
目前,土耳其一半發電源自進口天然氣。投資建設填埋氣發電項目,伊斯坦布爾開辟出價格低廉的能源,同時減少依賴國外進口天然氣。

小結
波士頓案例亮點在于,繪制細致精準的能量地圖,追蹤85000棟建筑中每一棟每小時的能耗;識別可供開發本地可再生能源的42個區域,并嘗試構建微電網。充分借助全方位精準監控數據,識別出清潔能源改進與提升的機會。
溫哥華案例亮點在于,制定可再生城市策略(RCS),在2050年前實現全城100% 采用可再生能源。這一目標宏大又具有挑戰性,溫哥華正為此努力。
伊斯坦布爾案例亮點在于,使用垃圾填埋氣發電,采用自動測量系統控制與調節甲烷氣流,發電量可供20萬家庭使用。
世界各地城市為實現本地及全球可持續目標,都有必要借鑒清潔能源的典型實踐經驗,可以從以下幾方面下手:制定政策促進可再生能源的廣泛采用;運用數據提高清潔能源利用效率并挖掘節能的潛力;采用嶄新技術增進垃圾發電的可行性,進而增加發電量。
(本系列由Sustainia授權發表,由相欣奕翻譯,Amy Au校對。英文版“Cities100”下載地址:http://solutions.sustainia.me/cities/)





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